چگونه می‌توان سازه‌ای ساخت که ۱۰ هزار سال دوام بیاورد؟

الکساندر رز و تیمی از مهندسین در مؤسسه‌ی لانگ نو در حال ساخت ساعتی در بیابان‌های تگزاس هستند که ده هزار سال دوام خواهد آورد. رز می‌گوید بزرگ‌ترین درسی که از طراحی گرفته است، طول عمر و دوام بالا است. رز طی سفرش به ژاپن، با شصت و ششمین دوره‌ی آیین‌های مذهبی روبه‌رو شد که بیش از ۱۳ قرن دوام آورده‌ است. در این آیین، گروهی از راهبان شینتو به رهبری شاهزاده ماساکو، گنجینه‌هایی را از معبدی قدیمی به معبدی جدید منتقل می‌کنند.

راهبان معبد ایسه، از قرن هفتم، هر بیست سال یک بار به بازسازی معبد بزرگ جینگو با چوب و کاه می‌پردازند. به‌عنوان بخشی از آیین شینتو این کار باعث می‌شود سازه‌ها حتی با وجود مصالح نسبتا بی‌دوام استحکام خود را حفظ کنند و از طرفی روش ساخت معبد به نسل بعدی راهبان منتقل می‌شود.

ژاپن منبع تجارت‌خانه‌های قدیمی دنیا است و علاقه به حفظ بناها باعث شده سازه‌ها نزدیک به هزار سال دوام بیاورند؛ اما در سراسر جهان معماری‌های بادوام مشابهی وجود دارد که می‌توان درس‌های زیادی از آن‌ها گرفت.

مقبره‌ی بزرگ ایسه در ژاپن. در این مقبره ساختمان‌ها هر دو دهه یک بار بازسازی می‌شوند

رز و دنی هیلیس دانشمند کامپیوتر به همراه گروهی از مهندسان از مؤسسه‌ی لانگ ناو، از بیست سال گذشته روی ساخت ساعتی ده‌هزارساله در مقیاس بنایی تاریخی کار می‌کنند که نمادی از تفکر طولانی‌مدت است. ایده‌ی اصلی، ساخت بنایی تأثیرگذار و بزرگ از نظر مقیاس و زمان است؛ به‌طوری‌که وقتی مخاطب دربرابر آن می‌ایستد، چشم‌انداز طولانی‌مدتی را از آینده تصور کند.

برای مثال فرض کنید برای حل مشکلات اقلیمی فقط پنج سال زمان دارید، حتی اگر بدانید از کجا کار خود را شروع کنید این بازه‌ی زمانی کاملا غیرمنطقی است؛ اما اگر بازه‌ی زمانی را تا ۵۰۰ سال افزایش دهید، حتی مشکلات غیرممکن هم به نظر قابل‌حل می‌رسند.

رز در طول بیست سال به بررسی دوام سازه‌ها و سیستم‌های مختلف پرداخت و بسیاری از آن‌ها را از نزدیک دید. بسیاری از بناها به دلایلی ساده مثل گم شدن یا مدفون شدن از گزند عوامل مختلف مصون مانده‌اند برخی دیگر هم به دلیلی مثل سنگینی زیاد و گروهی به‌دلیل استراتژی‌های دقیق‌تر محافظتی دوام آورده‌اند.

تعداد کمی از اشیا یا سازه‌های ساخت انسان، بیش از چند قرن دوام آورده‌اند. حتی داستان‌ها، افسانه‌ها، مذهب‌ها، آداب‌ و رسوم متداول و همچنین سازه‌ها و مصنوعات دیگر هم همین‌قدر دوام آورده‌اند. اغلب اشیاء با هدف طول عمر بالا ساخته نشدند بلکه کاملا اتفاقی در طی قرن‌ها جان سالم به در برده‌اند.

سازه‌های جدید‌تر مثل انبار ضایعات هسته‌ای، منابع شجره‌شناسی و خزانه‌های بذر طوری طراحی شده‌اند تا چند هزار سال (حتی صدها هزار سال) دوام بیاورند. از گذشته و حال می‌توان درس‌های زیادی گرفت. درس‌هایی که از علوم مادی و مهندسی تا مباحث ایدئولوژیک متغیر هستند. در ادامه به نکاتی که بر دوام سازه‌ها تأثیر می‌گذارند اشاره شده است.

پیدا و پنهان

بعضی از منحصربه‌فردترین اشیا و سازه‌های تاریخی به شکل کاملا تصادفی و به دلایلی مثل گم شدن و سپس پیدا شدن در زمان مناسب از گزند عوامل مختلف در امان مانده‌اند. برای مثال اگر طومارهای دریای مرده، سنگ رزتا و ماشین آنتیکیترا گم نمی‌شدند، شاید تاکنون نابود شده بودند. ماشین آنتیکیترا نوعی ساعت نجومی است که تا چند قرن جلوتر از زمان خود را نمایش می‌دهد. این ساعت در یک کشتی غرق‌شده نزدیک به آنتیکترای یونان کشف شد.

هیچ دستگاه مشابهی مربوط‌به آن دوران کشف نشده است. این سازه‌ی منحصربه‌فرد محصول کار و درک انسان از چرخ‌دنده‌ها و رویدادهای نجومی است و اصول مکانیکی آن تا ۱۳۰۰ سال بعد یعنی در اروپای قرون‌وسطا دیده نشده است. از طرفی یکی از دلایل دیگر منحصربه‌فرد بودن این ماشین، تکرار زیادی است که در ساخت آن دیده می‌شود. قطعا تنها دلیل بقای این سازه، گم شدن آن بوده است. این ماشین حتی پس از کشف هم در محفظه‌ای نگه‌داری می‌شد تا اینکه طی بررسی‌های اشعه‌ی ایکس به پیچیدگی و عملکرد آن به‌عنوان یک مدل ستاره‌شناسی پی بردند.

مکانیزم آنتیکیترا، ماشین مکانیکی باستانی از قرن دوم پیش از میلاد

در اینجا درس دیگری از ماشین آنتیکیترا می‌توان گفت: مکانیکی از نظر خودمستندسازی برای باستان‌شناسان آینده بهتر از وسایل الکترونیکی عمل می‌کنند. فرض کنید، باستان شناسان آینده پس از ۲۰۰۰ سال، دستگاه الکترونیکی مدرنی را در اعماق مدیترانه پیدا کنند.

شناسایی کارکرد دستگاه از روی مدارهای سیلیکون آن تقریبا غیرممکن است. به همین دلیل رز ساختار مکانیکی را برای پروژه‌ی ساعت ده‌هزارساله انتخاب کرده است. حتی اگر تنها بخش‌هایی از این ساعت به مدت ۱۰ هزار سال دوام بیاورند، کارشناسان آینده می‌توانند هدف آن را حدس بزنند و در صورت نیاز به تعمیر آن بپردازند.

مناطق دورافتاده

شهرها براساس رونق فعالیت تعریف می‌شوند. خود شهرها به‌عنوان یک موجودیت می‌توانند تا ۱۰۰۰ سال هم پابرجا و پررونق باقی بمانند اما محتوای شهرها ممکن است با گذشت هر دهه تغییر کند و به‌طورکلی جایگزین شود. به ازای هر کدام از سازه‌های شهری که بیش از هزار سال دوام آورده‌اند، تعداد بی‌شماری سازه وجود دارد که به دلایلی مثل جنگ، تغییرات شهری یا رویدادهای تصادفی از بین رفته‌اند. مناطق دورافتاده فرصت بیشتری برای بقای طولانی‌مدت دارند. مناطقی دیدنی مانند پترا و ماچو پیچو به‌دلیل دورافتادگی از شهرهای مدرن از آسیب‌ها درامان مانده‌اند.

خزانه‌ی جهانی بذر سوالبارد، داخل یک کوه بنا شده است و به‌سختی می‌توان به بازدید از آن پرداخت

دورافتادگی می‌تواند وجهه‌ای اسطوره‌ای به یک بنا بدهد. رز سال‌ها پیش به خزانه‌ی جهانی بذر در سوالبارد سفر کرد. این منطقه شمالی‌ترین منطقه‌ی قابل سکونت روی کره‌ی زمین است که در عرض جغرافیایی ۷۸ درجه قرار گرفته است. این خزانه به‌گونه‌ای طراحی شده است که به‌عنوان منبعی پشتیبان برای غلات سراسر جهان تا ۱۰۰۰ سال دوام می‌آورد.

گرچه در طول ساخت طراحان تصور نمی‌کردند این منطقه به مکان جذابی برای دنیا تبدیل شود. این بنا با هدف بازدید عمومی طراحی نشده‌ و بسیاری از افراد عالی‌رتبه از سراسر جهان که به این نقطه سفر کرده‌اند، تنها موفق به بازدید از فضای بیرونی آن شده‌اند. این خزانه، معمولا دو بار در سال برای ذخیره‌ی غلات باز می‌شود. سفر رز هم مصادف با یکی از این دفعات بود. او در میان اسامی اعزامی به این منطقه نام افرادی مثل جیمی کارتر و بان کی مون را مشاهده کرد و متوجه شد دورافتادگی این خزانه، عامل جذابیت آن برای دنیای بیرونی است.

ازآنجاکه هدف ساخت این ساعت تغییر دیدگاه افراد نسبت به زمان است، مردم برای بازدید از این مکان دورافتاده باید به پیش‌بینی و پردازش زمان بپردازند و به‌این‌ترتیب انزوای این پروژه به‌اندازه‌ی حافظت از آن به یکی از وجهه‌های اسطوره‌ی آن تبدیل می‌شود.

زیر زمین

بسیاری از قدیمی‌ترین سازه‌ها سال‌ها زیر زمین مدفون بوده‌اند. محیط زیرزمینی از آن‌ها دربرابر نور خورشید محافظت می‌کند و دما را ثابت نگه می‌دارد. افزایش و کاهش دما روند اکسایش و کهنه‌سازی را افزایش می‌دهد. یکی از تست‌های سالخوردگی مواد براساس چرخه‌ی کاهش و افزایش دما اجرا می‌شود (تأثیرات شیمیایی در درجه‌ی دوم قرار می‌گیرند).

مقبره‌های پُرتزئین لوکسور مصر، نقاشی‌های دیواری مجموعه غارهای لاسکو در دوردون، جنوب غربی فرانسه و حتی آثار ظریفی مثل تومارهای دریای مرده همه هزاران سال زیر زمین مدفون بوده‌اند؛ بنابراین عجیب نیست انبارهای محافظتی مدرنی مثل خزانه‌ی جهانی بذر و انبار ضایعات هسته‌ای همه زیر سطح زمین ساخته شده‌اند.

بخش‌هایی از نصب ساعت ده‌هزار ساله

بااین‌حال یکی از معایب حفاظت از آثار در زیرزمین نفوذ آب است. رز که به بازدید از مکان ضایعات هسته‌ای در ایالات‌متحده و اروپا، خزانه‌ی جهانی بذر و مجموعه‌ی شجره‌شناسی مورمون‌ها پرداخته است در تمام نمونه‌ها شاهد تلاش‌هایی برای دور نگه‌داشتن آب بوده است. در طی صدها و هزاران سال، آب راه خود را به داخل این مخازن پیدا می‌کند. تنها زمانی می‌توان از ورود آب جلوگیری کرد که به‌جای مسدود کردن، مسیر آن را تغییر داد. شالیزارهای برنج آسیایی نمونه‌ای از تأثیر هدایت دقیق آب در طول هزاران سال هستند.

هدف ساخت ساعت ده‌هزار ساله زیر زمین نه‌تنها حفاظت از آن بلکه حفظ زمان است. تغییر دما باعث انبساط و انقباض فلز می‌شوند بنابراین برای ثابت نگه‌داشتن طول سازه‌هایی مثل پاندول ساعت و بنابراین حفظ نظم زمان باید از طرح‌های هوشمندانه‌ای استفاده کرد. هرچقدر ساعت مکانیکی با تغییر دمای کمتری روبه‌رو شود، عملکرد آن دقیق‌تر خواهد بود.

از طرفی با وجود مشکلاتی مثل نفوذ آب، رز باید هوشمندانه تصمیم می‌گرفت. به همین دلیل برای حداقل‌سازی زه و جمع‌شدن آب، نقطه‌ای در بالای کوه را برای ساخت ساعت انتخاب کرد. باوجوداین هنوز هم احتمال ورود آب به داخل آن وجود دارد.

آن‌ها برای حل این مشکل، سعی کردند جهت سطوح زیرزمینی را تغییر دهند و مطمئن شوند آب در هیچ نقطه‌ای به دام نمی‌افتد و می‌تواند از قسمت پائین محل ساعت به خارج هدایت شود؛ بنابراین شاید نتوان آب را متوقف کرد اما می‌توان آن را به مسیر دیگری هدایت کرد.

مصالح

یکی از دانشمندان در مورد ساخت مصالح بادوام و چندهزار ساله می‌گوید: همه‌چیز در حال سوختن است، منتها با نسبت‌های متفاوت. براساس این تعریف سالخوردگی یا کهنه‌شدن اشیاء درست مثل زنگ زدن آهن، همان فرایند اکسایش است. وقتی بحث مصالحی بادوام و چندهزارساله مطرح می‌شود، اغلب افراد سنگ یا فلزهای گران‌بها مثل طلا را مثال می‌زنند زیرا این مواد به‌راحتی با اکسیژن واکنش نمی‌دهند؛ اما مانند مومیایی‌های مصری در صورت استفاده از روش‌های حفاظتی صحیح در محیط‌های شیمیایی حتی می‌توان دوام بدن را هم افزایش داد. مدتی پیش در ارمنستان کفشی چرمی با قدمت ۵۵۰۰ سال کشف شد.

اغلب اوقات طول عمر مواد به محیط آن‌ها وابسته است نه جنسی که دارند. برای مثال کفش چرمی ارمنی در غاری دفن شده بود و با عایقی از مدفوع گوسفند پوشیده شده بود بنابراین دلیل دوام آن محیط غیرهوازی با دمای پایدار بوده است.

کفش پوستی ۵۵۰۰ ساله که گفته می‌شود قدیمی‌ترین کفش چرمی جهان است

اما توانایی کنترل محیط برای افزایش دوام اشیا و حفظ آن‌ها به مدت هزاران سال محدود است. مردم همان اکسیژنی را تنفس می‌کنند که منجر به زوال اشیاء می‌شود. گردوغبار روی لباس‌ها و چربی روی پوستشان را می‌پوشاند؛ بنابراین لازمه‌ی ساخت ماشین ده‌هزار ساله، مصالح بادوام است.

به‌عنوان‌مثال رز برای ساخت ساعت از بهترین نوع یاتاقان استفاده کرده است (یاتاقان نوعی قطعه‌ی مکانیکی است که حرکت نسبی به حرکت دلخواه محدود می‌کند و اصطکاک بین اجزای متحرک را کاهش می‌دهد). تمام بخش‌های چرخان این ساعت به یک نوع سطح یاتاقان نیاز دارند که بتوانند با کمترین اصطکاک به کار خود ادامه دهند.

برای مثال اگر سکه‌ای را سطح فلزی دیگری رها کنید دچار پوسیدگی می‌شود. علاوه‌بر این، یاتاقان‌های معمولی به روغن‌کاری و مراقبت منظم نیاز دارد و همین مراقبت‌ها می‌توانند میزان کثیفی را افزایش دهند. رز در طول ۲۰ سال کار روی یاتاقان‌ها به راه‌حل خوبی رسید. او می‌گوید:

در ماهواره‌ها و فضاپیماها از یاتاقان‌های سرامیکی استفاده می‌شود. یاتاقان‌هایی که از سرامیک‌های صنعتی سخت نزدیک به الماس ساخته می‌شوند در خلاء به‌خوبی کار می‌کنند و نیازی به روغن‌کاری ندارند.

اما رز ۲۰ سال پیش با یک مشکل بزرگ روبه‌رو بود: هزینه‌ی یاتاقان‌های سرامیکی در آن زمان به ده‌ها هزار دلار می‌رسید و فقط در صنعت هوافضا کاربرد داشت. یاتاقان‌های سرامیکی در طول ۲۰ سال گذشته به‌مرور بیشتر رواج پیدا کردند و حالا تقریبا همه‌جا مثل اسکیت‌ها و اسپینرهای آرام‌بخش با قیمت تقریبی ده دلار پیدا می‌شوند.

قربانی کردن

یکی از هیجان‌انگیزترین استراتژی‌های رز برای افزایش دوام اشیاء، قربانی کردن بخشی از شیء است. برای مثال در طبیعت، وقتی مارمولک‌ها موردحمله قرار می‌گیرند دم خود را می‌کَنند تا بتوانند به‌راحتی از دست دشمن فرار کنند.

تزیینات قابل‌حذف دیوارهای تاج‌محل هم به حفظ ساختار اصلی آن از چنگال غارتگران کمک کرده است

بعضی نقاط مثل مقبره‌های دره‌ی پادشاهان مصر از چنین کیفیتی برخوردار هستند در این نقاط می‌توان بهترین نمونه‌های حکاکی و ظاهر رنگارنگ را پیدا کرد که گویی ساختشان همین دیروز به پایان رسیده است. غارتگران تصور می‌کردند با سرقت اشیای قیمتی و طلا، این مقبره‌ها دیگر ارزشی ندارند ولی هنر ارزشمند دیواری مقبره‌ها دست‌نخورده باقی مانده که در نوع خود نادر است.

دیوارهای تاج‌محل هم‌ زمانی با سنگ‌های گران‌بها تزیین شده بودند و غارتگران تصور می‌کردند با سرقت این جواهرات تاج‌محل را بی‌ارزش کرده‌اند اما برخلاف تصور آن‌ها ارزش این بنا به قوت خود باقی ماند. باتوجه‌به این نمونه‌ها سؤال جذابی در رابطه با ساخت ساعت مطرح می‌شود. آیا لازم است لایه‌ای ارزشمند و قابل‌حذف روی ساعت گذاشت و به‌این‌ترتیب از سرقت سایر قسمت‌های آن جلوگیری کرد؟

ارزش و ایدئولوژی

آخرین و بزرگ‌ترین خطر برای ساخت هر شیء یا سازه‌ی بادوامی خود انسان‌ها هستند. در سال‌های اخیر بسیاری از بناهای قدیمی دنیا به‌دلیل وجود ارزش‌ها و ایدئولوژی‌های متضاد نابود شدند. یکی از ناراحت‌کننده‌ترین تخریب‌ها، تخریب بودای بامیان افغانستان به دست طالبان بود. به‌سختی می‌توان تصور کرد که نماد مذهبی بی‌ضرری مثل بودا تا چه اندازه می‌توانست طالبان را تهدید کند که چند هفته برای نابودی آن زمان صرف کردند.

تغییرات سیاسی ایدئولوژیک در افغانستان منجر به خرابی اندوه‌بار بامیان شد

اما چگونه می‌توان نماد فرهنگی و ارزشمندی ساخت که در برهه‌ای از زمان به سرقت نرود یا نابود نشود؟ این سؤالی است که هنگام ساخت ساعت ۱۰ هزارساله مطرح می‌شود. پاسخ به این سؤال دیگر به مهندسی مصالح و عملکرد آن‌ها وابسته نیست بلکه وابسته به تمدن و ارزشی است که برای حال و آینده‌ی خود ارزش قائل می‌شوند. ساخت چنین بناهایی می‌تواند انسان را نه‌تنها از نظر فنی و تخصصی بلکه از نظر اخلاقی هم به چالش بکشد و او را به اجداد بهتری برای آیندگان تبدیل کند.